壳聚糖复合涂膜对青虾煮制后食用品质的影响

齐懿涵，倪荣，马晓璐，李丹丹，张振，郭雪松

锦州医科大学食品科学与工程学院（锦州 121000）

青虾学名日本沼虾（Macrobrachium nipponense），又称河虾，是市场需求量大、经济效益高、生产成本低的一种水产品[1]，在我国各省淡水水域均有分布[2]。其因鲜嫩的食品肉质，丰富的食物营养，得到广大消费者一致青睐[3]，成为我国养殖虾类中重要的品种之一。但是青虾对生长和贮藏环境要求极高，易腐败变质。青虾除了使用传统的低温保鲜处理方式外，应用最多的保鲜处理方法还有化学法、气调保鲜法、辐照杀菌法[4]，这些方法各有利弊，如：样品长时间处于低温状态时易发生蛋白质变性，影响食用品质；添加化学防腐剂，可能会存在潜在的安全性风险；辐照和气调会极大地影响样品的口感和风味。随着我国人民物质基础水平的不断提高及健康和文化生活理念的不断提升，人们对食品的质量要求越来越高，食品安全和品质成为消费者不断追求的重点，因此开发安全、环保、无毒的天然生物保鲜技术成为我国食品行业的研究热点。

壳聚糖是有机化学高分子几丁质脱乙酰作用的产物，作为一种天然动物源性生物保鲜剂，其具有非毒性、生物降解性和超强抗菌性等重要特点[5-6]。ε-聚赖氨酸对食品腐败菌具有较高的体外抑菌活性和稳态抑菌活性，被认为可以安全地用于食品中，是一种具有极大商业潜能的生物防腐剂[7]。卡拉胶是一种具有阴离子的聚多糖[8]，其稳定性强，是食品工业应用最广泛的增稠剂之一。

壳聚糖涂膜在水产品保鲜中虽具有良好的保鲜效果，但成膜后拉伸强度减弱，影响保鲜效果，存在局限性[9-10]。壳聚糖复合涂膜的应用可以增强样品的稳定性，提高抑菌活性，从而保持水产品的品质，延长其保鲜期[6]。现有研究主要围绕涂膜处理对水产品贮藏期间理化、微生物指标变化和货架期的影响，将鲜虾进行壳聚糖复合涂膜处理，贮藏一定时间，研究涂膜处理对其煮制熟化后感官、质构、风味影响还鲜有报道。因此，为探究聚糖复合涂膜对冷藏青虾煮制熟化后感官品质、质构特性及风味品质的影响，结合前期研究结果，选用壳聚糖、ε-聚赖氨酸、卡拉胶复合涂膜处理青虾，研究其冷藏一定时间后煮制熟化样品感官、质构和风味的品质变化，以期为虾类熟制品质保持提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

青虾（选择大小均匀，单只均重10±2 g，购买于锦州市林西路市场）。

壳聚糖（分子量161.16 kDa，脱乙酰度＞95%，黏度100～200 mPa·s，食品级，上海阿拉丁生化科技股份有限公司）；ε-聚赖氨酸（食品级，山东欣鼎生物科技有限公司）；卡拉胶（河南洪鑫食化有限公司）。

1.1.2 主要仪器与设备

PEN3便携式电子鼻、TMS-PRO型质构仪（北京盈盛恒泰科技有限公司）；KQ3200B型超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 涂膜液制备

按照前期研究结果制备涂膜液[11]。称取1.5 g壳聚糖，取1 mL冰乙酸加水定容至100 mL，借助超声辅助30 min使其充分溶解，制备1.5%的壳聚糖涂膜液，记为壳聚糖组；分别称取壳聚糖、ε-聚赖氨酸和卡拉胶1.5 g，0.15 g和0.19 g，依次超声辅助溶解于含1%冰乙酸的100 mL蒸馏水中，制备复合涂膜液，记为复合组。

1.2.2 原料预处理

将虾洗净，置于冰水中冷冻致死后随机分为3组备用，未经涂膜处理组作为空白对照，其余2组分别放入壳聚糖单独涂膜剂和壳聚糖复合涂膜剂中充分浸泡5 min取出，置于通风处沥水1 h后将其放到无菌保鲜袋当中，放入4±1 ℃的冷藏冰箱内进行储存[11]。定期取不同组样品，分别放入冷水中煮制，水开3 min取出，取可食部分测定其感官品质、质构、风味等指标。

1.2.3 感官评定

建立男女各7人的感官评定小组，每2 d进行1次评估，评估过程独立无互动。评定总分为9分，具体评定标准参考表1。其中：评分为9～8分，则表示最终的评定结果为优秀；评分为7～6分，则表示最终的评定结果为良好；评分为5～4分，则表示最终的评定结果为一般；评分为3分，则表示最终的评定结果为较差；评分为2～1分，则表示最终的评定结果为极差[12]。

表1 熟虾感官品质评分标准

1.2.4 质构特性

参照王伟[13]的方法，并加以修改。以煮制熟化的虾腹侧第2节为测试点，设定力量感应元量程1 000 N，高度20 mm，形变量30%，检测速度60 mm/min，起始力量0.5 N，通过8次平行测试，最终选取平均测试值。

1.2.5 电子鼻检测

采用电子鼻对虾肉熟制后的挥发性成分进行研究[14]。按照上述方法将不同处理组的虾置于电磁炉中煮熟，称取1 g虾肉碎，放入50 mL小烧杯中，用保鲜膜将其顶部进行密封。每组3个平行样品，放置20 min后可进行测定。设定参数：进样速率和载气速率为300 mL/min，清洗时间和检测时间为120 s。电子鼻传感器性能描述见表2。

表2 PEN3型电子鼻传感器及性能

1.2.6 数据处理

通过利用Winmuster软件对115～120 s的数据进行分析，采用SPSS数据分析软件对试验数据进行详细研究和对比，p＜0.05表示数据具有显著性差异。使用Excel软件进行试验中图表的制作。

2 结果与分析

2.1 不同涂膜处理对煮制熟青虾感官品质的影响

如图1所示，各组煮制熟青虾感官评分与冷藏时间呈负相关。各组样品的感官品质在前4 d变化较小，4 d后的品质下降速度加快。贮藏第8天时，空白组、壳聚糖组、复合组样品的感官评分分别为3.29± 0.31，5.55±0.35和6.66±0.30分。空白组与涂膜组的感官评分有较大差异，低于其他组（p＜0.05），且复合组显著高于壳聚糖组（p＜0.05）。这可能是由于随着贮藏时间延长，微生物数量增加，分解速率加快使虾肉腐败变质，而壳聚糖涂膜剂和复合涂膜剂都能对青虾腐败菌发挥抑制作用，减慢其腐败速度，从而更好地维持熟制青虾原有的色泽、风味、质地等感官品质[6]，其中壳聚糖复合涂膜处理青虾能更有效维持其煮制熟化后的感官品质。

图1 感官评定结果

2.2 不同涂膜处理对煮制熟青虾质构特性的影响

质构是评价食品感官品质的重要方法之一[15]，其中测定熟虾的硬度、弹性、咀嚼性等指标能有效反映其质构特性[16]。由图2可知，在整个贮藏期煮制熟青虾肉质的硬度在逐渐下降。贮藏前4 d，各组的差异均不明显（p＞0.05）；贮藏至第8天时，各组差异明显（p＜0.05）；空白组熟虾肉的硬度下降最快，复合组虾肉的硬度下降速率明显低于壳聚糖组（p＜0.05）。这说明复合涂膜处理的熟虾肉硬度保持最好，第8天时硬度可达7.51 g，而壳聚糖组仅为5.75 g，空白组熟虾肉基本腐烂，硬度仅维持在1.2 g左右。因此，2种涂膜对煮制熟虾肉硬度的变化均起到抑制作用，且复合组的抑制作用明显优于壳聚糖组。

图2 不同涂膜处理后在不同时间熟制青虾硬度的变化

弹性可以表示外力作用时熟虾肉的形变，是判断虾肉是否新鲜的重要指标之一[16]。如图3所示，伴随贮藏时间不断增加，每组经过熟制的虾肉弹性都有所降低。贮藏0～4 d时，各组弹性的变化并无明显不同（p＞0.05）。贮藏8 d时，复合组和壳聚糖组的弹性下降至1.72和1.52 mm，而空白组弹性仅0.98 mm。涂膜组与空白组均出现明显差异（p＜0.05），说明与空白组相比，复合组与壳聚糖组均较好地维持虾肉弹性。

图3 不同涂膜处理后在不同时间熟制青虾弹性的变化

咀嚼性可以反映模拟咀嚼时所需的能量[16]。如图4所示，青虾在贮藏相同时间时，复合组和壳聚糖组样品的咀嚼性均明显高于空白组。贮藏0～4 d时，各组间无明显不同（p＞0.05），贮藏第8天时，复合组和壳聚糖组样品的咀嚼性分别为8.75和6.65 g，而空白组的咀嚼性仅1.66 g。这与硬度、弹性值的变化一致。因此，壳聚糖复合涂膜处理对保持煮制熟虾质构特性具有明显效果。

图4 不同涂膜处理后在不同时间熟制青虾咀嚼性的变化

2.3 不同处理组煮制熟青虾响应雷达图分析

不同涂膜处理组的响应雷达图如图5所示。电子鼻在第8天有明显响应，其中传感器7（W1W）响应值最明显，此外6（W1S）、8（W2S）等其他几个传感器的响应值也具有较明显的变化。由此可以说明，经过长期的冷藏保存，煮制熟青虾有很多的硫化物等物质产生。对比空白组，壳聚糖组与复合组的响应值均有降低，说明2种涂膜处理对青虾贮藏期间产生的硫化物均有抑制作用。电子鼻的雷达图清晰展现虾肉鲜度的变化情况，可用电子鼻判断虾肉中挥发性成分的变化，以确定虾肉新鲜度，并判断不同涂膜剂对虾肉贮藏期间硫化物等物质的抑制作用。

图5 不同涂膜处理组煮制熟青虾雷达图

2.4 主成分分析（PCA）

PCA可以在解释数据的差异和相似之处的基础上更好地将所有信息可视化。不同涂膜处理的青虾熟制后的PCA分析如图6所示。PC1、PC2的贡献率分别是98.71%和0.88%，总贡献率大于85%，且2个主成分相差范围极大，说明数据有效。贮藏第4天时，各处理组之间存在交叉，不能很好地将各处理组的虾区分，但总体观察，涂膜组略好于空白组，说明贮藏第4天时，虾肉的品质变化并不明显。贮藏第8天时。各处理组之间无交叉，可以很好区分各组的虾肉。其中，复合组的数据最接近新鲜虾，壳聚糖组次之，空白组距离最远。说明复合组与空白组的熟制虾肉的挥发性成分有明显区别，复合涂膜有效保持煮制青虾的原有风味。

图6 不同涂膜处理熟青虾的PCA图

2.5 Loading图分析

Loading分析是针对电子鼻传感器的分析，可以判断电子鼻各个传感器的相对重要性[17]。试验对熟制虾肉的挥发性成分进行载荷分析。如图7所示，W1W传感器PC1贡献率最高，W1S、W2W传感器的PC1贡献率较高，PC2的贡献率最高，而W6S和W3S两个传感器中的贡献率近似为0，说明没有或仅少量地识别出样品中氢化物和烷烃类风味物质的存在。参照各传感器的性能可知，W1W、W1S、W2W风味成分对不同涂膜处理后4～8 d青虾熟制后的差异有主要贡献。青虾由于微生物和腐败菌的作用，使肌肉发生蛋白质的变性，脂肪的酸败等，从而使青虾在冷藏过程中散发出硫化物、氨气、二氧化碳等腐败气味[18]。因此复合涂膜法可较好保持样品风味。

图7 不同涂膜处理熟青虾的Loading图

2.6 LDA图分析

LDA分析中，若PC1和PC2的总贡献率达到70%，则证明数据有意义。如图8所示，PC1的贡献率为90.057%，PC2的贡献率为4.078%，离散率大，说明4～8 d时虾的风味速率变化大，不同涂膜处理条件下样品的风味成分可以很好地分开。这与PCA分析结果一致，说明通过电子鼻检测可以有效反映虾在贮藏过程中挥发性物质的变化，从而判断样品的新鲜度和风味品质。

图8 不同涂膜处理熟青虾的LDA图

3 结论

以青虾为研究对象，探究壳聚糖复合涂膜对冷藏青虾煮制熟化后感官品质、质构特性及风味品质的影响。结果表明，壳聚糖单独涂膜和复合涂膜对青虾熟制后的感官、质构、风味品质的保持均具有作用，且壳聚糖复合组优于壳聚糖组。试验有效补充和延伸了关于涂膜处理对水产品贮藏期间品质变化和货架期影响研究，为涂膜保鲜技术在虾类等水产品品质保持中的应用提供依据。